陶曉明，肖 瀟，陸建華

（清華大學(xué)電子工程系 北京 100084）

1 綠色無線通信

綠色通信是指在通信中融入綠色概念，“綠色”是一個涉及多領(lǐng)域的廣泛概念，包括生態(tài)與環(huán)境的保護(hù)，功能與使用的耐用性，資源的有效利用與再生，環(huán)境的健康、安全、舒適等，其中以可持續(xù)性發(fā)展為中心內(nèi)容。綠色通信狹義上說就是以人為本，通信過程中的通信輻射不對人體和環(huán)境造成污染；廣義上是指節(jié)約能源、頻譜等資源，保護(hù)環(huán)境[1]。

無線通信系統(tǒng)包括中心站（基站）、終端設(shè)備、傳輸線路等。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，通信網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備、動力系統(tǒng)以及機(jī)房、基站等成倍增加，耗能巨大。據(jù)美國著名咨詢機(jī)構(gòu)Gartner的調(diào)查顯示，對比其他行業(yè)，通信業(yè)能耗相對較高[2]。我國移動運(yùn)營商每年消耗電能200億度以上，耗電總量在各行業(yè)中排名第14位；另外，用戶手機(jī)充電也是耗電的一個重要方面，據(jù)稱，我國手機(jī)用戶如果在充電后不能及時拔掉插銷，每年額外耗電將超過20億度[3]。按照1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)出3度電計(jì)算，200億度電相當(dāng)于675萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗，接近350萬輛轎車行駛1年的二氧化碳排放量[4]，對環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響。美國一研究數(shù)據(jù)分析了移動電話通信1000 h和從伯克利到芝加哥往返飛行會面分別對環(huán)境產(chǎn)生的影響，結(jié)果是為會面而旅行所產(chǎn)生的碳及溫室氣體與前者相當(dāng)[5]。這個數(shù)字顯而易見地解釋了無線通信對于環(huán)境的影響。

目前，綠色通信相關(guān)研究已在世界范圍內(nèi)展開。2009年11月18日，GSM協(xié)會推出了該協(xié)會與國際氣候組織（The Climate Group）合作制定的移動通信行業(yè)綠色宣言（Green Manifesto）。宣言提出，到2020年，實(shí)現(xiàn)該行業(yè)產(chǎn)生的全球溫室氣體排放總量較2009年減少40%。這個預(yù)測涵蓋了由移動運(yùn)營商控制下的所有能源消耗的排放，包括無線網(wǎng)絡(luò)的能源消耗、建筑物能源消耗以及運(yùn)輸過程中的能源消耗和排放[6]。美國希望利用綠色通信建立節(jié)能環(huán)保的綠色智能交通系統(tǒng)[7]。韓國則計(jì)劃在2012年前投入7230億韓元用于發(fā)展綠色通信技術(shù)，包括發(fā)展低功耗通信設(shè)備、部署環(huán)保型基站、循環(huán)使用某些通信設(shè)備、促進(jìn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向綠色網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變以及創(chuàng)建綠色生態(tài)的通信系統(tǒng)[8]。除此之外，愛立信公司與韓國政府于2009年7月14日簽署合作協(xié)議，雙方將利用包括4G移動寬帶在內(nèi)的未來通信技術(shù)共同創(chuàng)建綠色生態(tài)的通信系統(tǒng)[9]。2010年初，由領(lǐng)先的通信業(yè)界參與者、研究機(jī)構(gòu)和非政府組織成立的GreenTouch聯(lián)盟，旨在確定挑戰(zhàn)、發(fā)現(xiàn)和開發(fā)綠色通信解決方案，目標(biāo)是在今后5年內(nèi)為使通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)每比特能耗較現(xiàn)有水平降低1000倍所需的主要部件提供構(gòu)架、規(guī)范、路線圖和示范。目前，GreenTouch聯(lián)盟的成員數(shù)增至包括貝爾實(shí)驗(yàn)室、AT&T、中國移動、華為等在內(nèi)的16個成員[10]。

我國對無線通信綠色化的問題也非常重視，“十二五”期間，中國將繼續(xù)大力支持節(jié)能減排和低碳技術(shù)研究，推動中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[11]。中國移動運(yùn)營商已制定節(jié)能減排目標(biāo)，稱在2012年底前實(shí)現(xiàn)單位業(yè)務(wù)耗電量較2008年下降20%[4]。

綜上所述，通信行業(yè)的高能耗和環(huán)境污染問題越來越引起關(guān)注，特別是在全球能源和環(huán)境壓力越來越大的形勢下，節(jié)能減排、發(fā)展綠色無線通信勢在必行。

2 發(fā)展新型無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架是實(shí)現(xiàn)綠色通信的重要基礎(chǔ)

通信系統(tǒng)體系構(gòu)架涉及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸體制及通信協(xié)議等，決定系統(tǒng)對功率資源、頻率資源等分配使用模式，因而是研究綠色通信的關(guān)鍵。無線通信系統(tǒng)包括移動通信、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個域網(wǎng)等，相應(yīng)體系構(gòu)架包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和扁平對等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架等?？v觀發(fā)展史，移動通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架經(jīng)歷了第一代到第四代的發(fā)展。第一代移動通信系統(tǒng)屬于模擬系統(tǒng)，用戶容量小、通信質(zhì)量差、業(yè)務(wù)形式單一，僅提供語音服務(wù)，不能傳輸數(shù)據(jù)[12]。以20世紀(jì)90年代初興起的GSM和采用碼分多址（CDMA）技術(shù)的IS-95為代表的第二代移動通信系統(tǒng)全面采用了數(shù)字技術(shù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的容量和抗干擾性能[13～16]。第三代移動通信（3G）以 CDMA為主要支撐技術(shù)[17～21]，已經(jīng)商用的主流標(biāo)準(zhǔn)包括美國標(biāo)準(zhǔn)cdma2000[22]、歐洲標(biāo)準(zhǔn)WCDMA[23]和中國標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA[24]。目前，第四代移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已接近尾聲，以O(shè)FDM為主要技術(shù)的LTE（長期演進(jìn)計(jì)劃）相應(yīng)系統(tǒng)即將開始商用化的進(jìn)程[25]。城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和個域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)包括WiMAX （IEEE 802.16系列）[26]、IEEE 802.11 系列[27]、IEEE 802.15 系列[28]等。

與蜂窩網(wǎng)絡(luò)類似，無線通信體系構(gòu)架也分為有中心構(gòu)架和無中心的扁平對等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，這些傳統(tǒng)體系構(gòu)架包括相應(yīng)的物理構(gòu)架（系統(tǒng)硬件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與傳輸體制）以及相應(yīng)的邏輯構(gòu)架（通信協(xié)議和軟件）[29]。

傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架主要目標(biāo)是為有效提高頻譜效率并滿足系統(tǒng)用戶容量。隨著用戶容量的飛速增長，頻譜資源受限，導(dǎo)致無線通信網(wǎng)絡(luò)功耗不斷增大，比如，目前正在穩(wěn)步推進(jìn)的3G網(wǎng)絡(luò)，能耗隨著業(yè)務(wù)量的增加而快速增加[3]。另一方面，傳統(tǒng)構(gòu)架對頻譜資源的使用并未在構(gòu)架層面考慮系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間的干擾管理和優(yōu)化，因此在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)和網(wǎng)絡(luò)間形成了物理干擾和電磁污染，不僅對干擾管理與抑制造成了沉重的負(fù)擔(dān)，而且影響了頻譜效率的進(jìn)一步提高。

當(dāng)前的無線通信主流技術(shù)研究尚未融入“綠色”因素。比如：采用協(xié)作通信技術(shù)能夠提高鏈路傳輸效率，但會增加相應(yīng)的中繼設(shè)備；采用微蜂窩技術(shù)可以提高頻譜效率，但設(shè)備總量將會增加；異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)切換與無縫連接，但需要增加異構(gòu)終端設(shè)備；對于更高頻譜效率和更快數(shù)據(jù)傳輸能力的不懈追求，卻在功率效率及能耗方面付出了沉重的代價。

通信行業(yè)近年來高速發(fā)展，通信技術(shù)和通信產(chǎn)品不斷更新，設(shè)備容量呈階躍式增長，單位體積實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)傳輸和交換容量增大，傳統(tǒng)體系構(gòu)架導(dǎo)致的功耗、干擾和電磁污染、自然資源占用對節(jié)能減排，發(fā)展綠色通信大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)帶來極大的挑戰(zhàn)。

因此，研究綠色無線通信的一個重要方面需要從探索系統(tǒng)體系架構(gòu)入手，通過有效合理的利用無線通信中的頻譜資源、功率資源等，減少功耗、節(jié)省能源，降低干擾、排放及環(huán)境污染，進(jìn)而創(chuàng)建新型的綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架。

3 多域協(xié)同是研究綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的有效方法

多域協(xié)同是指空間、頻率、時間、信號、功率、終端、網(wǎng)絡(luò)等多種資源域，以及業(yè)務(wù)域和技術(shù)域的協(xié)同利用[30]。多域協(xié)同的主要特征在于：將傳統(tǒng)的多個一維優(yōu)化問題擴(kuò)展為多約束、多目標(biāo)、時變、多維復(fù)雜、組合優(yōu)化問題，充分挖掘協(xié)同潛力，從根本上提高頻譜效率；充分考慮終端、信道和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的特性，通過資源、業(yè)務(wù)和技術(shù)多域協(xié)同，有效化解多用戶高效共享資源時的難解問題，從根本上提高系統(tǒng)容量。

國家973項(xiàng)目 “多域協(xié)同寬帶無線通信基礎(chǔ)研究”于2007年立項(xiàng)。該項(xiàng)目圍繞國家 “新一代寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)”重大專項(xiàng)等發(fā)展需求，重點(diǎn)面向密集用戶區(qū)域和高速移動環(huán)境下高效寬帶無線通信核心應(yīng)用[30]。

多域協(xié)同的概念正陸續(xù)滲透到無線通信的新技術(shù)研究中，一些相關(guān)技術(shù)閃亮登場?？諘r頻編碼探索了空間、時間、頻率三域協(xié)同，取得了有意義的理論成果[31]；MIMO-OFDM融合了多天線和OFDM抗多徑能力，成為無線環(huán)境下提高頻譜效率的有效手段[32]；針對香農(nóng)信息論在討論信道容量時只考慮了功率、帶寬的關(guān)系，且大都只適用于單用戶應(yīng)用環(huán)境等局限，多用戶網(wǎng)絡(luò)信息理論成為研究熱點(diǎn)，為面向多用戶、多業(yè)務(wù)的資源調(diào)度與優(yōu)化配置指明了方向[33]。

事實(shí)上，綠色無線通信體系構(gòu)架可以整體描述為一個多域協(xié)同問題[30]：

其中，G是綠色通信體系構(gòu)架的綠色效用函數(shù)，g是綠色效用度量指標(biāo)，即綠色無線通信功耗、頻譜效率等折中優(yōu)化的綜合指標(biāo)；約束函數(shù)包括系統(tǒng)容量（R），系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量保證（QoS）；函數(shù)自變量包括功率（P）、頻率（F）、時 間（T）、空間（S）、業(yè)務(wù)（E）等多個域。通過研究多個域的綜合協(xié)同方法，可望探索出提高綠色效用度量指標(biāo)的基礎(chǔ)理論。

研究表明，在無線通信系統(tǒng)中融入多域協(xié)同的思想，可以在給定資源約束的條件下，有效提高無線通信系統(tǒng)容量以及通信質(zhì)量[30]。換言之，可以在滿足系統(tǒng)對容量的要求以及用戶對服務(wù)質(zhì)量要求的前提下，通過合理調(diào)配資源，降低能耗，實(shí)現(xiàn)綠色無線通信系統(tǒng)“節(jié)約能源、頻譜等資源，保護(hù)環(huán)境”的根本目的。下面舉兩個個實(shí)例進(jìn)行說明。

（1）在基站協(xié)同研究中，通過采用多基站載波相位協(xié)同調(diào)整的方法[34]，使小區(qū)邊緣用戶接收到的來自各基站的干擾信號相互抵消，有效地提高蜂窩小區(qū)邊緣的容量?；緟f(xié)同通過調(diào)整來自多點(diǎn)的不同頻率載波相位，探索了空間、頻率、信號、網(wǎng)絡(luò)等多域協(xié)同的方法，在一定的發(fā)射功率下，有效地提高了蜂窩小區(qū)邊緣的容量。在滿足一定小區(qū)邊緣容量要求的前提下，可通過基站協(xié)同代替?zhèn)鹘y(tǒng)的增加基站發(fā)射功率的方法，有效節(jié)約基站發(fā)射功率。

（2）在中繼傳輸研究中，通過在適當(dāng)?shù)膫鬏斁嚯x內(nèi)使用合適的中繼節(jié)點(diǎn)對信號進(jìn)行復(fù)制、調(diào)整和放大，并進(jìn)行中繼距離與傳輸時延要求的折中，實(shí)現(xiàn)了在一定的功率限制下延伸網(wǎng)絡(luò)、擴(kuò)大通信范圍的目的。中繼傳輸通過探索功率、時間、網(wǎng)絡(luò)三域協(xié)同，達(dá)到了節(jié)省傳輸功耗、提高通信質(zhì)量的目的。另外，利用協(xié)同中繼節(jié)點(diǎn)可獲得協(xié)同分集增益，實(shí)現(xiàn)空間、時間、業(yè)務(wù)等多域協(xié)同，進(jìn)而提高系統(tǒng)容量和通信質(zhì)量。在滿足系統(tǒng)容量要求的前提下有效地節(jié)約了基站發(fā)射功率。

因此，多域協(xié)同是支持綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的有效方法。

4 基于多域協(xié)同的綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架核心技術(shù)

研究基于多域協(xié)同的綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架所面臨的難點(diǎn)和問題還有很多，如下：

·綠色效用函數(shù)和具體度量指標(biāo)不清楚；

·綠色無線通信系統(tǒng)多個域的相關(guān)與協(xié)同方法不清楚；

·面向綠色通信要求優(yōu)化后的系統(tǒng)物理構(gòu)架和邏輯構(gòu)架不清楚；

·綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的性能評價指標(biāo)不清楚。

以上這些難點(diǎn)都將對基于多域協(xié)同的綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的研究形成阻礙。為了能夠?qū)γ嫦蚓G色通信的多域協(xié)同無線通信系統(tǒng)進(jìn)行功率效率與頻譜效率的折中和綜合優(yōu)化，經(jīng)初步分析，主要涉及以下3個方面的核心技術(shù)。

4.1 面向多域協(xié)同的綠色效用模型與優(yōu)化

綠色無線通信首要問題是解決“綠色”的定義和度量，并依據(jù)該度量建立相應(yīng)的綠色效用函數(shù)和給出相應(yīng)的度量指標(biāo)。依據(jù)度量指標(biāo)，給出綠色無線通信系統(tǒng)的優(yōu)化方法，即如何在滿足系統(tǒng)需求的約束條件下，使無線通信系統(tǒng)的綠色度量指標(biāo)最優(yōu)或次優(yōu)。具體可以圍繞密集用戶區(qū)域和非均勻業(yè)務(wù)分布的高效寬帶無線覆蓋展開，面向功率、頻率、時間、空間、業(yè)務(wù)等多個域的綜合協(xié)同，在滿足系統(tǒng)容量和服務(wù)質(zhì)量約束的前提下，提出具有普適性的面向多域協(xié)同的綠色效用模型，為建立具體的綠色無線通信體系構(gòu)架指明優(yōu)化的目標(biāo)。

面向多域協(xié)同的綠色效用模型與優(yōu)化重點(diǎn)應(yīng)針對3類網(wǎng)絡(luò)。

·面向多域協(xié)同的單一類型網(wǎng)絡(luò)綠色效用模型與優(yōu)化：單一類型網(wǎng)絡(luò)指單獨(dú)的蜂窩網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個域網(wǎng)。

·面向多域協(xié)同的層疊覆蓋網(wǎng)絡(luò)綠色效用模型與優(yōu)化：層疊網(wǎng)絡(luò)是指不同的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)覆蓋相同的物理空間，比如室內(nèi)的蜂窩網(wǎng)和局域網(wǎng)的覆蓋等。

·融合功能網(wǎng)絡(luò)的綠色效用模型與優(yōu)化：融合功能網(wǎng)絡(luò)是指異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為了滿足某種業(yè)務(wù)的需求而將相應(yīng)功能進(jìn)行融合而形成的網(wǎng)絡(luò)，比如通信與廣播融合網(wǎng)絡(luò)。

面向多域協(xié)同的綠色效用模型與優(yōu)化將采用多級非線性組合優(yōu)化的方法。第一級目標(biāo)函數(shù)定位到綠色通信需側(cè)重功率效率并兼顧功率效率與頻譜效率的折中要求，即g=G(p0,b0),p0為功率效率，b0為頻譜效率，第二級目標(biāo)函數(shù)定位到系統(tǒng)可以協(xié)同和優(yōu)化的資源（包括功率、頻率、時間、空間）以及系統(tǒng)和用戶的業(yè)務(wù)等多個域，即p0=P0(P,F,T,S,E,…)和 b0=B0(P,F,T,S,E,…)。以上兩級目標(biāo)函數(shù)均為非線性函數(shù)，從第二級到第一級目標(biāo)函數(shù)采用組合優(yōu)化的方法。針對不同的網(wǎng)絡(luò)研究相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，形成與之對應(yīng)的多級目標(biāo)函數(shù) （即綠色效用函數(shù)）和綠色效用度量指標(biāo)（g），為綠色通信系統(tǒng)體系構(gòu)架研究提供清晰的目標(biāo)函數(shù)。

與此同時，還需要建立綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的性能評價指標(biāo)，包括功耗、頻譜效率、服務(wù)質(zhì)量等，為構(gòu)建綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架性能評估體系提供支撐。該性能評估體系除了能夠考察綠色無線通信系統(tǒng)需同時兼顧功率效率與頻譜效率的折中要求外，還能夠考察體系構(gòu)架的服務(wù)質(zhì)量性能，即是否能對不同業(yè)務(wù)（實(shí)時、非實(shí)時等）能夠提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保證?；谝陨闲阅芫C合制定性能評價指標(biāo)并建立相應(yīng)的性能評估體系。

4.2 面向綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的多域協(xié)同與聯(lián)合優(yōu)化

綠色通信的體系構(gòu)架優(yōu)先考慮功耗，并兼顧功率效率與頻譜效率的折中，因此其突出特點(diǎn)就是優(yōu)化的目標(biāo)轉(zhuǎn)為功耗等綠色度量指標(biāo)，系統(tǒng)容量轉(zhuǎn)為約束條件或次優(yōu)化目標(biāo)。傳統(tǒng)無線系統(tǒng)中可采用多資源域和業(yè)務(wù)域協(xié)同優(yōu)化的方法，最大限度地提高頻譜效率和系統(tǒng)容量。在綠色無線通信體系構(gòu)架中，引入多域協(xié)同優(yōu)化的方法。首先需要分析具體哪些資源域和業(yè)務(wù)域是可以聯(lián)合優(yōu)化的；其次針對不同的傳輸、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)，探索相應(yīng)的聯(lián)合優(yōu)化和資源匹配的機(jī)理和方法，具體包括以下幾種。

·綠色無線傳輸方法：面向綠色無線通信優(yōu)化指標(biāo)，在無線傳輸層面上明確功率、頻率、時間、空間和業(yè)務(wù)等多個域的協(xié)同機(jī)理以及多域協(xié)同傳輸?shù)挠行Х椒ā?/p>

·綠色無線通信網(wǎng)絡(luò)多域協(xié)同與聯(lián)合優(yōu)化方法：面向綠色無線通信優(yōu)化指標(biāo)，在無線通信系統(tǒng)多點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層面上，明確功率、頻率、時間、空間和業(yè)務(wù)等多個域的協(xié)同機(jī)理以及多域協(xié)同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)的有效方法。

·綠色無線通信業(yè)務(wù)匹配與網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法：明確功率、頻率、時間、空間和業(yè)務(wù)等多個域在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源與業(yè)務(wù)匹配時的協(xié)同機(jī)理以及多域協(xié)同網(wǎng)間資源調(diào)度的有效方法。

面向綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的多域協(xié)同與聯(lián)合優(yōu)化，應(yīng)針對約束條件，具體分析具有相關(guān)性的可協(xié)同資源域。采用多域協(xié)同的方法，基于綠色函數(shù)模型進(jìn)行多資源域和業(yè)務(wù)域的協(xié)同與聯(lián)合優(yōu)化。面向多用戶、多業(yè)務(wù)發(fā)展需求，在充分分析現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)和技術(shù)各種“邊界效應(yīng)”的基礎(chǔ)上，針對綠色無線通信的特點(diǎn)，以空間、時間、頻率、功率、終端、網(wǎng)絡(luò)等資源綜合優(yōu)化利用為主線，探索面向綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架的多域協(xié)同無線傳輸方法、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合優(yōu)化方法以及業(yè)務(wù)匹配與網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法。面向綠色無線通信優(yōu)化指標(biāo)，在無線通信系統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)無線傳輸、多點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)匹配3個層面上，明確功率、時間、空間和業(yè)務(wù)等多個域的協(xié)同機(jī)理，探索多域協(xié)同的有效方法，從根本上有效解決寬帶無線通信發(fā)展所面臨的快速增長的業(yè)務(wù)量需求與功耗、干擾污染和自然資源占用等問題，以滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求。

4.3 綠色無線通信系統(tǒng)的物理構(gòu)架和邏輯構(gòu)架設(shè)計(jì)與優(yōu)化

物理構(gòu)架重點(diǎn)描述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及傳輸體制等，邏輯構(gòu)架指的是無線通信系統(tǒng)的通信協(xié)議等。傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)簡單的資源分配和不同技術(shù)的簡單疊加，不利于構(gòu)建資源協(xié)同環(huán)境以及面向綠色無線通信的優(yōu)化目標(biāo)。深化綠色無線通信的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)及方法如下。

·物理構(gòu)架優(yōu)化與設(shè)計(jì)：面向綠色無線通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，從網(wǎng)絡(luò)和用戶兩個方面設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)框架，并針對不同的業(yè)務(wù)分布，給出面向綠色通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，包括硬件、傳輸體制、組網(wǎng)方式等。

·邏輯構(gòu)架優(yōu)化與設(shè)計(jì)：面向綠色無線通信系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，針對不同的業(yè)務(wù)需求，給出面向綠色通信的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議制定原則和方法，根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的通信協(xié)議設(shè)計(jì)和優(yōu)化，確定面向綠色通信的業(yè)務(wù)服務(wù)模式。

在面向多域協(xié)同的綠色通信效用模型與優(yōu)化和面向綠色無線通信體系統(tǒng)系構(gòu)架的多域協(xié)同與聯(lián)合優(yōu)化的基礎(chǔ)上，探索綠色無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架，具體包括物理構(gòu)架和邏輯構(gòu)架兩個部分。物理構(gòu)架將根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，并對系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)和用戶的硬件進(jìn)行功能設(shè)計(jì)；邏輯構(gòu)架將根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)和用戶的協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，對軟件進(jìn)行功能定義。在構(gòu)架的設(shè)計(jì)過程中，參考傳統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計(jì)方法，首先根據(jù)需求定義相應(yīng)的無線通信系統(tǒng)模型（類似OSI模型），對模型的各個層面進(jìn)行詳細(xì)描述。之后根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)分布和密集覆蓋程度進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，定義系統(tǒng)的硬件功能，包括基站、交換單元、無線接入點(diǎn)、中繼、核心網(wǎng)、用戶終端等，構(gòu)成實(shí)際的系統(tǒng)拓?fù)浠ヂ?lián)。在軟件部分，首先定義相應(yīng)的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，根據(jù)相應(yīng)的協(xié)議棧完成協(xié)議分析和設(shè)計(jì)，特別是通信系統(tǒng)的控制和管理層面，使得無線通信網(wǎng)絡(luò)始終處于可控、可管的狀態(tài)，重點(diǎn)面向綠色無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的信令實(shí)現(xiàn)模式。之后，根據(jù)協(xié)議完成網(wǎng)絡(luò)和用戶軟件功能的定義和描述。

5 結(jié)束語

本文根據(jù)無線通信系統(tǒng)中體系構(gòu)架和多域協(xié)同無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程，緊跟未來無線通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，基于功率效率優(yōu)先，同時兼顧功率效率及頻譜效率的折中要求，對基于多域協(xié)同的無線通信系統(tǒng)體系框架進(jìn)行了探討，為我國發(fā)展具有自主創(chuàng)新、符合未來通信綠色化要求的無線通信系統(tǒng)體系構(gòu)架理論奠定了基礎(chǔ)。

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